[发明专利]一种温控双向动荷载作用下的循环直剪仪

说明书

本发明公开了一种温控双向动荷载作用下的循环直剪仪，其包括：直剪仪系统、保温箱体、温度控制系统、动力控制系统、数据监测采集系统；所述直剪仪系统包括上剪切盒、下剪切盒、固定支架、加载板、水平导轨；所述温度控制系统包括压缩机、蒸发器、冷凝管、毛细管、温控柜；所述动力控制系统包括水平伺服作动器、竖向伺服作动器、推力座、电液伺服油箱、油泵、电控柜；数据监测采集系统包括负荷传感器、位移传感器、温度传感器、控制设备器。本发明利用双向电液伺服作动器和温控系统，实现了冻融循环条件下界面的双向动力特性试验，大尺寸剪切盒能够满足多种工况模拟的条件，数据监测准确，为界面的热力耦合研究提供试验条件。

技术领域

本发明涉及一种岩土工程领域土工测试技术直剪试验仪器，尤其涉及一种温控双向动荷载作用下的循环直剪仪。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，越来越多的建筑、道路、桥梁工程开始在地震多发地区和高原地区立项动工。受气候因素和地理环境的影响，上述地区的土体常受到地震动应力、交通动荷载、温变土体冻融的干扰，引起土体抗剪强度的变化。因此，考虑水平、竖直双向动应力和冻融循环对土体抗剪强度的影响具有重要意义。

直剪试验(直接剪切试验)是土工试验中测定土体界面抗剪强度的常用方法，具有简便性。直剪试验中剪切盒的尺寸效应会影响界面抗剪强度的测定，尤其表现在筋土界面抗剪强度的测定方面。大型直剪仪能够提供更大面积的剪切界面，降低不利因素(如剪切盒壁对试样的摩擦作用)对界面抗剪强度测定的影响。目前的大型直剪仪尚缺乏考虑水平、竖直双向动应力和冻融循环因素对界面抗剪强度测定的影响。

目前有试验方案提出，将剪切盒整体放入冰柜冷冻后拿出，反复数次后对试样进行直剪试验，以此来考虑冻融循环对土体抗剪强度影响。但在此类试验方案中，试样的加卸载过程与实际工程中土体的应力场有较大差异，无法保证试样竖向应力加荷的持续性。

因此，保证试样竖向应力的持续加荷，研究热力耦合作用对界面抗剪强度的影响，提高直剪试验的准确性，一种考虑水平、竖直双向动应力和冻融循环因素的大型循环直剪仪亟待开发。

发明内容

本发明针对现有缺陷和技术问题，提出一种温控双向动荷载作用下的循环直剪仪。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种温控双向动荷载作用下的循环直剪仪，包括：保温箱体、直剪仪系统、温度控制系统、动力控制系统、数据监测采集系统。

优选地，所述保温箱体为长方体可封闭钢制框架体件，保温箱体内层设有保温用聚氨酯发泡塑料板、内蒸发器、内冷凝管，保温箱体底部固定在基座上。

优选地，所述直剪仪系统包括上剪切盒、下剪切盒、固定支架、加载板、水平导轨；所述上剪切盒连接固定支架固定在支承柱上，上剪切盒的顶部与加载板贴合，上剪切盒内设有试样，上剪切盒的底部与下剪切盒贴合；所述下剪切盒内设有试样，下剪切盒底部设有水平导轨；所述水平导轨固定在基座上。

优选地，所述温度控制系统包括压缩机、内蒸发器、外蒸发器、内冷凝管、外冷凝管、毛细管、汽液分离器、电磁通阀、液阀、气阀、温控柜；所述内蒸发器设在保温箱体内层；所述外蒸发器设在温控柜内部；所述内冷凝管设在保温箱体内层，内冷凝管与内蒸发器间隔布置；所述外冷凝管设在温控柜内部；所述压缩机设置在温控柜内部，压缩机通过汽液分离器、电磁通阀与外冷凝管、外蒸发器、气阀连接；所述毛细管连接外冷凝管、外蒸发器与液阀；所述液阀连接内冷凝管、内蒸发器与毛细管。

优选地，所述动力控制系统包括水平伺服作动器、竖向伺服作动器、推力座、电液伺服油箱、油泵、伺服阀、电控柜；所述水平伺服作动器通过推力座连接下剪切盒；所述竖向伺服作动器通过加载板连接上剪切盒；所述伺服阀连接水平伺服作动器、竖向伺服作动器和油泵；所述油泵连接电液伺服油箱和伺服阀；所述电控柜控制伺服液压系统。